计算设计和实验室进化的结合是开发具有新功能的酶的强大且潜在的通用策略1-4。然而,遗传密码所提供的有限功能限制了可在设计的活性位点中访问的催化机制的范围。受小分子有机催化机制策略的启发,我们报告了使用 Nδ-甲基组
氨酸作为非经典催化亲核试剂的
水解酶的产生。组
氨酸甲基化对于催化功能至关重要,因为它可以防止形成未反应的酰基酶中间体,这在酶设计中使用经典亲核试剂时一直是一个长期挑战6-10。使用适应扩展遗传密码的定向进化协议优化酶性能,提供一种能够加速酯
水解的
生物催化剂,其效率比溶液中的游离 Nδ-甲基组
氨酸提高 9,000 倍以上。沿着进化轨迹的晶体快照突出了导致效率提高的催化装置。Nδ-甲基组
氨酸可以被认为是广泛使用的亲核催化剂二甲
氨基吡啶的遗传可编码替代物,它的使用将为设计和工程酶以进行大量有价值的
化学转化创造机会。具有非经典有机催化机制的
水解酶是通过使用工程翻译组件将 Nδ-甲基组
氨酸引